第51卷第1期 2021年1月
吉林大学学报（地球科学版）
Journal of Jilin UniversityC P'arth Science Edition)
Vol.51 No.l
Jan. 2021
曹凤娟，贾丽华，李梦莹，等.辽宁地区主要断裂活动性和地震危险性评估.吉林大学学报（地球科学版），2021，51(1):286 - 295. doi ：10.13278/jki.jjuese.20200010.
Cao Fengjuan, Jia Lihua, Li Mengying,et al.Activity and Seismic Risk Assessment of Main Faults in Liaoning Area. Journal of Jilin University (Earth Science Edition), 2021, 51 (1)：286 - 295. doi ：10.13278/jki.jjuese.20200010.
辽宁地区主要断裂活动性和地震危险性评估
曹凤娟，贾丽华，李梦萤，王松阳
辽宁省地震局，沈阳110034
摘要：基于辽宁地区主要活动断裂的几何特征和空间展布，对1980年以来辽宁地区地震的累计频次和1900年以来JM,>5.0地震的年发生率的空间分布及其与活动断裂构造背景关系进行研究，获
得了基于地震学的辽宁省内主要断裂和构造区（带）的活动性与地震危险性的初步评估结果。辽宁地区主
要断裂活动性较高的有海城河断裂、金州断裂九寨_盖州北段、朝阳一北票断裂等；辽宁地区未来3年发
生M s>5.0地震危险性较高的断裂依次有海城河断裂、金州断裂、熊岳一庄河断裂、鸭绿江断裂及赤峰一
开原断裂与柳河断裂交汇处等。在判定区域地震危险性和城市地震风险时，除了依据前兆异常的空间分
布，还应充分考虑区内主要构造（断裂）的活动性与地震危险性。
关键词：活动断裂；地震频次；空间分布；危险性评估；辽宁地区
doi：10.13278/jki.jjuese.20200010 中图分类号：P315 文献标志码：A
Activity and Seismic Risk Assessment of Main Faults in Liaoning Area
Cao Fengjuan,Jia Lihua,Li Mengying,Wang Songyang
Seismological Bureau o f Liaoning Province♦Shenyang 110034 y China
Abstract：Based on the geometric features and spatial distribution of the major active faults in Liaoning Province,the earthquakes with frequency of M L ^ 2. 0 in Liaoning since1980 and the earthquakes with annual occurrence rate of M s^5.0 since 1900 were studied,their relationship with the tectonic settings of the active faults were analyzed，and the preliminary evaluation results of the seismicity and seismic risk of the main faults and tectonic zones were obtained.The main tectonic faults with high activity are Haicheng River fault,Jiuzhai-Gaizhou north section of Jinzhou fault,Chaoyang-Beipiao fault,etc.;the faults with relatively high risk of M s^5.0earthquake in the next 3 years are Haicheng River fault,Xiongyue fault,Jiuzhai-Zhuanghe fault,Yalu River fault,the intersection of Chifeng-Kaiyuan fault,and Liuhe fault,etc.It is suggested that not only the spatial distribution of the precursory anomalies，but also the activity and seismic risk of the main structures in the region should
收稿日期=2020-01 -10
作者简介：曹凤娟（1970—），女，髙级工程师，主要从事地震学方面的研究，********************
基金项目：辽宁省社会攻关及产业化项目（2017231013)；中国地震局地震预测研究所基本科研业务费专项(2018IEF010203)
Supported by the Social Research and Industrialization Project of Liaoning Province C2017231013) and the Special Items of Basic Scientific Research Business，Institute of Earthquake Forecasting，C E A(2018I E F010203)
第1期曹凤娟，等：辽宁地区主要断裂活动性和地震危险性评估287
be fully corivsidered in the regional earthquake risk and hazard assessment.
Key words：active fault；earthquake frequency;space distribution；risk assessment；Liaoning area
()引言
以往研究表明，华北地区前兆异常和中强以上地震沿各地震构造带集中发生，华北地区90%以上 的iW
s>5.0地震发生在断裂带及其附近[1—3]。因此 只有将前兆异常空间分布与构造活动性背景有机结 合起来，才有可能减少该区前兆异常动态演化图像分析和强震危险区判定中的盲目性。而要实现前兆 异常空间分布与构造活动背景的有机集合，首先要 对各断裂、构造区（带）的活动性及其强震危险性给予客观的评价〜3]。孙士宏等[4]在“八五”地震预报 攻关研究中，曾以断裂产状、活动习性和活动速率的 调查结果，结合断裂的强震平均复发间隔、构造应力 的多项评估与综合评判，对首都圈地区部分活动断裂的强震危险度做了类别划分。但是受客观与技术 条件及认识能力的限制，要全面、准确地获取上述评 估中所需要的有关断裂的产状、活动习性等数据.特 别是隐伏活动断裂的有关资料是极其困难的。为此，郑文俊等[1]提出以近30年2级以上（iW,.>2.0) 地震的累计频次和近千年来5级以上（M s>5.0)地 震年发生率的空间分布及其与构造活动背景的关系 为依据，考察和评估各构造区（带）的活动性与地震 危险性。
本文主要以1980年以来辽宁地区的M,.>2.0地震的累计频次和1900年以来M s>5.0地震年发 生率的空间分布及其与活动断裂构造背景的关系为 依据，考察和评估省内主要断裂的活动性与地震危险性。通常，小震活动在空间上具有较大的随机性，但小震在空间上分布密度的差异大体上可反映各构 造区（带）的应力水平与现今构造活动的基本程度。而强地震活动受区域应力水平的制约和深部构造的 控制，因此分析长时间的强地震年均发生率的空间 分布与断裂展布的关系，有利于揭示断裂构造带(段）的活动强度与地震危险性|1]。综合以上两方面，可对辽宁地区主要断裂的现今活动性和地震危险性做初步的评估。
1辽宁地区主要活动断裂构造（带）
辽宁省及其附近地区断裂构造发育，根据断裂 的展布特征，主要将辽宁地区的断裂划分为近EW 向、NE— N N E向、N W向和近N S向四组，其中以NE— N N E向断裂最为发育。据万波等[5]的研究 和整理，辽宁及其附近地区具有一定规模（长度大于 50 km)、切割较深、活动性较强的区域性断裂约42 条（图1)。其中，对中强震有控制作用的断裂主要有赤峰一开原断裂、营潍断裂、下辽河平原3条断裂 (牛居一油燕沟断裂、辽中断裂、台安断裂）、依兰一 伊通断裂（沈阳一四平段）、金州断裂、浑河断裂、海 城河断裂、鸭绿江断裂、朝阳一北票断裂、嫩江一八 里罕断裂、柳河断裂以及熊岳一庄河N W向构造 带、普兰店一长海N W向构造带等。
2主要构造活动性量化评估
2.1资料处理与图像合成
考虑到最小完整性震级[6]，选用1980年以来辽 宁地区（38° —44°N，119°—126°E)M,.>2.0 地震资 料（不计余震）做空间滑动扫描.窗长为1°X1°，步 长为0.5°X0.5°，得到近40年的辽宁地区M,>2.0 地震的累计频次空间分布与活动断裂的叠加图。在 此基础上，得到基于活动断裂的辽宁地区M,>2.0地震年均频次空间分布（图2)。
2.2 M,,>2.0地震频次空间分布区的构造活动性
分析及量化评估
由基于活动断裂的辽宁地区M h>2.0地震年 均频次空间分布如图2所示，1980年以来辽宁地区 M,>2.0地震主要集中在营口一海城一岫岩和庄河 以及金州一带。下面分别对辽宁地区主要断裂构造 (带）近40年的地震频次分布及其构造背
景情况做一简单分析。
海城河断裂(F8)海城河断裂为全新世活动断 裂。断裂处在胶辽台隆区内，太古宇、下元古界广泛 出露，走向N W向，地表有平行该断裂展布的康家岭断裂和王家堡子断裂等次级断裂。1975年7.3级 地震后，依据构造地裂缝带、前震和余震分布等确定 该隐伏断裂南东至偏岭，北西至旗口，长70 km，地 表未见其形迹。从5.5 k m长的地震裂缝带的排列和扭动方向判断，该断裂为左旋错动的产物[M]。1900年以来，该断裂及其附近先后发生1975年海 城7.3、1978年营口  5.9和1999年岫岩5.4级地 震[1°],1980年以来记录M L>2.0地震约3 659次，年均频次约92次，空间展布与海城河断裂走向一致，形成密集的NW W向小震活动条带。深部地球
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物理探测表明，海城震源区中地壳存在明显的低速 高导层["_12]。该区为辽宁地震活动的“老震区”，海 城河断裂是未来发生中强地震的主要部位。
金州断裂九寨一盖州北段和熊岳一庄河断裂(匕和F39)该区构造上处在金州断裂、熊岳--庄 河断裂的交汇部位。金州断裂为晚更新世活动断裂，熊岳一庄河断裂为中更新世活动断裂。熊岳- 庄河断裂为金州断裂的共扼构造，发震构造以熊岳庄河断裂为主。金州断裂总体上控制了这一地 区的地漢活动、构造演化和地貌地形n3]，区内熊岳 盆地发育。地震活动沿金州断裂和熊岳一庄河断裂 形成N N E向和N W向的地震条带[5]，在熊岳地区 密度较大，且发生过1940年熊岳5.75级地震，1980 年以来地震年均频次为20〜30次。因此.该构造区（带）为辽宁地震活动水平较强的区域，存在发生中强震的危险。
118°E 119°E 120°E 121°E 122°E 123°E 124°E 125°E 126°E
F!.赤峰-幵原断裂；F h.赤峰开原断裂东段；F,-2.清河断裂；F^.嵩山堡 E家小堡断裂；F2.营潍断裂；.苕潍断裂渤中北辽东湾段；F2-2.营潍断裂莱州湾一渤海段；F3.下辽河平原断裂；f3-,.牛居油燕沟断裂；F3-2.辽中断裂；F3-3.台安断裂；F4.依兰一伊通断裂；F5.金州断裂；F6.浑河断裂；F7.太子河断裂；F8.海城河断裂；F9.鸭绿江断裂；F,。.太平哨断裂；F u.土城子一大楼房断裂；F,2.庄河断裂；F13.青堆子 断裂；F14.石城子一马道岭断裂；F15.毛甸子断裂；F16.普兰店湾断裂；F l7.大和山山前断裂；F18.朝阳北票断裂；F19.女儿河断裂；F2。.石 山杏山断裂；F21.北票一凌源断裂；F22.医巫闾山西侧断裂；F23.西拉木伦河断裂；F24.嫩江-八里罕断裂；F25.索伦放包一阿鲁科尔沁旗断 裂；F26.东台山断裂；F27.中三家子断裂；F2«.张家营子叨尔登断裂；F29.青龙滦县断裂；F3G.苏子河断裂；F3I.柳河断裂；F32.红旗营子断 裂；F33.栗子房断裂；F34.皮口断裂；F35.塔子岭翁泉沟断裂；F
36.碧流河断裂；F:17.张家口蓬莱断裂；F38.普兰店长海N W向断裂；F39.熊岳一庄河N W向断裂；F4。.固安昌黎断裂；F4I.锡伯河断裂；Fu.建昌营断裂。
图1辽宁及邻区主要活动断裂分布图
Fig.l Distribution of m a i n active faults in U a o n i n g  and its adjacent areas
第1期曹凤娟，等：辽宁地区主要断裂活动性和地震危险性评估289 118°E119°E120°E121°E122°E123°E124°E125°E126°E127°E
图2 基于活动断裂的辽宁地区地震年均频次空间分布（自1980年）
Fig.2 Spatial distribution of annual average frequency of M L ^2.0 earthquakes in Liaoning area based on active faults (since 1980)
朝阳一北票断裂和北票一凌源断裂（匕8和f21)朝阳一北票断裂为晚更新世活动断裂，北票一凌源 断裂为前第四纪活动断裂。朝阳一北票断裂是主要 的发震构造并控制了这一地区的地震活动，区内发 育黄花营子、朝阳、冯杖子等一系列小型盆地。历史 上419年发生过朝阳5.5级地震，近40多年来断裂 附近发生A^>2.0地震平均每年约6次，为辽宁省 地震活动集中区之一*。
浑河断裂和苏子河断裂（巧和F3。）浑河断裂 派生分支构造发育，在浑河断裂北侧，发育若干走向 N E、略向N W凸出的分支断裂（如北三家子断裂、北大岭断裂）及N W向伸展的张性断裂（如下甸子 沟断裂）。因此，浑河断裂是一条具有不同活动方式 的复合断裂。浑河断裂沈阳一抚顺段最新活动时代 为中更新世以前，晚更新世以来没有活动，抚顺清原段晚更新世以来可能有活动，清原一草市段晚更新 世以来活动不明显。1980年以来地震年均
不到1次，为辽宁省构造活动性较弱的地区之一。
由此可见，辽宁地区M,.>2.0地震累计频次和年均频次的空间展布与活动断裂的发育程度密切相
关，而且与构造活动程度相一致。因此，根据图2中辽
宁地区M,.>2.0地震年均频次的空间分布，将辽宁地
区主要构造区(带)的现今构造活动程度划分为4类。
1) 将活动断裂不发育且1980年以来累计
2.0地震频次几十次（7〜100)，即年均地震活动为
0〜2次的地区，划分为构造活动性弱的地区。如浑
河断裂、苏子河断裂和太平哨断裂附近，也就是清
原、新宾、桓仁和宽甸一带。
2) 将活动断裂比较发育且1980年以来累计从>2.0地震频次为100〜300次，即年均地震活动
为5〜7次的地区，划分为具有一定构造活动的地
区，简称活动区。如朝阳一北票断裂和北票一凌原
断裂及其附近，也就是朝阳、阜新和金州一带。
3) 将受活动断裂（带）控制的地区或不同走向断 裂的交汇部位，其M,_>2.0地震累计频次为300〜
1 000次.即年均地震活动为10〜30次，划分为构造
活动性较强的地区。如金州断裂九寨-盖州北段和
熊岳一庄河断裂及其附近，也就是盖州、
熊岳和灯塔
290吉林大学学报（地球科学版)第51卷
地区。
4)将活动断裂的特殊部位，特別是活动断裂的 交汇部位，其1980年以来iW,.>2.0地震频次>
1 000次，年均频次达30次以上，划分为强活动区。如海城河断裂及其附近，也就是营口-海城一岫岩地区。
在上述基于断裂的辽宁各构造区活动程度划分 的基础上，进一步对各类活动区赋予相应的构造活动性量化参数（表1)，主要依据地震年均
频次由高到低依次将断裂构造分为强活动区、较强 活动区、一般活动区和弱活动区，并分别赋予其量化 参数0.4、0.3、0.2和0.1，从而建立辽宁地区构造活动性量化评估的数值空间分布图像。在此基础上，可获得基于地震年均频次的辽宁地区断
裂活动性标度的直观分布图（图3)。
3断裂带地震危险性量化评估
根据1900年以来辽宁地区M s>5.0地震自然 发生率的空间分布与断裂构造的展布关系，分析研 究各断裂构造（带）的地震危险性，即主要以历史强 震活动来评估断裂构造活动性及现今地震危险性，进而为辽宁地区中长期地震趋势预测与年度危险区 判定提供活动断裂（带）的地震危险性背景。
3.1资料处理与图像合成
选用1900年以来辽宁地区（38°—44°N，119°一126°E)M S>5.0地震资料做空间滑动扫描，窗长为 1°X1°，步长为0.5°X0.5°，得到辽宁地区紙彡5.0 地震的累计频次分布和活动断裂分布叠加图（图4)。
李梦个人资料简介
在此基础上，通过下列公式n4]可预测未来/年发生々次5级（或6级）地震的概率/\:
” 々！°
式中，《=3，々=1,1；为％8>5.0地震年均发震概率, 由此可得到辽宁地区主要活动断裂未来3年至少发生1次M s>5.0地震的发震概率及其空间分布（图5)。在此基础上，可分析辽宁地区M s>5.0地震发 生率空间分布与活动断裂的关系，进而对未来3年 各构造活动性及地震危险性进行定量评估。
3.2辽宁地区主要活动断裂未来3*M S>5.0地震发震概率及其地震危险性分析
据中国M s>5.0地震目录统计，1900年以来辽 宁及邻区共发生M s>5.0地震19次（不计余震），其中5.
0〜5.9级11次，6.0〜6.9级6次，7.0〜7.9 级2次，如表2。由这些地震可计算出未来3年辽 宁地区iW s>5.0地震的发生概率，其发生率的数值 范围为0.000〜0.172，各档发生率出现点数及所占比例情况见表3。由表3可见，未来3年辽宁省发 生M s>5.0地震概率在15%以上的点只有4个，空 间分布位于海城河断裂和金州断裂九寨-盖州北段的交汇部位及其附近，这些地区（海城和盖州及其附 近）是未来3年JUS>5.0地震活动的高危区，这与 郑确等[13]的研究结果相符。发生率在5%〜15%之 间的点有15个，主要位于柳河断裂和赤峰一开原断 裂的交汇处，以及庄河断裂、鸭绿江断裂等活动断裂 比较发育的地区及其附近，这些地区是未来3年辽 宁省M s>5.0地震的主要活动区，期间发生
5.0地震的概率较高。发生率为2.6%的区域多数位 于活动断裂附近，这些地区是1900年以来iW s>5.0 地震频次不高或震级强度不高的地区。发生率为0%的地区一般位于活动断裂不发育的地区，这些地 区1900年以来无从5>5.0地震发生或频次和活动强 度均不高。
基于上述认识，根据辽宁地区iW s>5.0地震的发 生概率，将主要活动断裂未来3年发生M s>5.0地震 的危险性划分为4档，分别赋予相应的地震危险性及 评估参量(表3)，并依据危险性的高、较高、一般、低分 别以红、橙、黄和绿标度，最终得到基于活动 断裂的Ms>5.0地震发震概率空间标度结果（图6)。
表11980—2018年辽宁地区i W,.>2.0地震频次与构造活动性参量
Table 1Earthquake frequency and tectonic activity parameters of M L^2.0 in Liaoning area from 1980 to 2018频次年均频次断裂构造区活动性分类构造活动性量化参数颜标度<100<3弱活动区0.1绿100〜3003〜10一般活动区0.2黄300 〜1 00010 〜30较强活动区0.3橙^1 000^30强活动区0.4